改性稻草秸秆对重金属的吸附性能探究

发布时间：2017-04-29 03:01

  本文关键词：改性稻草秸秆对重金属的吸附性能探究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：稻草秸秆作为一种农业生产废弃物应用于废水处理中,具有成本低廉,操作简便,效果好和化废为宝等优点。改性可使得稻草秸秆对水溶液中的重金属离子吸附性能大大提升。本论文对天然稻草的改性及其特性进行了探究,通过实验室条件下模拟吸附重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)废水实验,探究改性对稻草秸秆表观特征和分子结构的具体作用及其改性秸秆对重金属的吸附效能。本文的主要实验过程和研究成果:(1)稻草秸秆改性方法。通过多次改性实验的探究与对比分析,确定改性方法:稻草秸秆过100目筛网,用30%NaOH预处理4h后,再用质量分数5%的高锰酸钾和质量分数5%的浓硫酸混合溶液在80℃下搅拌1h后,洗至中性后可以得到去除重金属离子效果非常好的黑色改性稻草秸秆。(2)重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的吸附实验。分别进行改性前后稻草秸秆对模拟Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的废水的静态吸附试验,并对结果对比探究。结果表明,重金属初始浓度、固液比、pH、温度、时间及吸附剂的投加量等因素均能一定程度的影响稻草秸秆对Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的吸附效果。初始浓度为100mg/L,固液比为10g/L,pH=7、温度为25℃及吸附时间为45min时,秸秆改性前后对Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)去除率分别为57.7%、63.6%、72.2%和99.8%、91.1%、91.45%,改性使得稻草秸秆对重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的吸附能力大为增强。秸秆的吸附动力学特征均符合准二级动力学模型,吸附等温线均适用于Langmuir模型。(3)多元重金属离子混合体系中的吸附效能探究实验。在各重金属浓度分别为100mg/L的二元和三元混合溶液中,加入1g的改性稻草秸秆,反应45min后测量溶液中各重金属离子剩余浓度。结果表明,Cr~(3+)+Cu~(2+)和Cr~(3+)+Pb~(2+)二元体系及Cu~(2+)+Pb~(2+)+Cr~(3+)三元体系中,Cr~(3+)对Cu~(2+)和Pb~(2+)的吸附具有很强的促进作用,Cu~(2+)、Pb~(2+)的去除率大为提高;Cr~(3+)的去除率降低明显,Cu~(2+)、Pb~(2+)对Cr~(3+)的吸附具有明显抑制拮抗作用,改性稻草秸秆对重金属离子的总吸附量相对于单一系统中的吸附量之和均呈现出明显的下降;Cu~(2+)+Pb~(2+)二元体系中,Cu~(2+)与Pb~(2+)两种离子存在协同促进作用,改性秸秆的总吸附量明显增大。(4)改性秸秆的实际应用及再生吸附的探究实验。在改性秸秆的实际应用试验中,分别配制浓度为20、30、50、100mg?L-1的Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)溶液100ml,投入1g的改性秸秆粉末,恒温振荡摇床中振荡45min后分别测定剩余Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的浓度,实验用水为过滤后的巢湖水。再生吸附试验中,将吸附饱和后的吸附剂1g加入到0.2mol/L的HCL溶液中,解析30min后测量再生溶液中的重金属浓度,考察强酸容量对改性秸秆解析率的影响;并分析吸附-解析次数对秸秆吸附容量的影响。结果表明,改性稻草秸秆在天然水体中仍具有可观的重金属离子吸附能力,Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的吸附量分别为7.14mg.g-1、5.92mg.g-1、6.43mg.g-1,去除率分别为71.4%、59.2%、64.3%;30mL的0.2 mol/L的HCL溶液对改性秸秆的解析率达到90%左右,改性秸秆对重金属离子Cu~(2+)、Pb~(2+)和Cr~(3+)的吸附具有良好的吸附再生能力。
【关键词】：稻草秸秆 改性秸秆 重金属吸附 秸秆再生
【学位授予单位】：安徽建筑大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;X712
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-14
• 第一章 绪论14-26
• 1.1 研究背景14
• 1.2 重金属的污染源及其现状14-15
• 1.2.1 重金属污染的来源15
• 1.3 水体污染的主要重金属及特点15-17
• 1.3.1 几种主要重金属危害的简述16-17
• 1.3.2 重金属的污染特点17
• 1.4 重金属污染的传统处理方法17-22
• 1.4.1 化学法18-19
• 1.4.2 物理化学法19-20
• 1.4.3 生物法20-22
• 1.5 稻草秸秆的理化性质及其在环境中的应用22-24
• 1.5.1 稻草秸秆的结构与特性22
• 1.5.2 稻草秸秆的利用现状22-23
• 1.5.3 稻草秸秆在环境治理领域内的应用23-24
• 1.6 实验内容、创新点及研究意义24-26
• 1.6.1 实验内容及创新点24-25
• 1.6.2 研究意义25-26
• 第二章 材料与方法26-32
• 2.1 引言26
• 2.2 实验材料与方法26-32
• 2.2.1 实验主要仪器与设备26-27
• 2.2.2 实验药品27
• 2.2.3 秸秆来源27-28
• 2.2.4 改性稻草秸秆的制备28
• 2.2.5 改性前后秸秆的表观特征28-30
• 2.2.6 检测重金属离子的方法30-31
• 2.2.7 实验方法31-32
• 第三章 稻草秸秆对重金属Cu~(2+)、Pb~(2+)、Cr~(3+)的吸附效能32-54
• 3.1 引言32
• 3.2 秸秆对Cu~(2+)的吸附32-39
• 3.2.1 分析方法32-33
• 3.2.2 实验方法33
• 3.2.3 结果与讨论33-39
• 3.3 秸秆对Pb~(2+)的吸附39-46
• 3.3.1 分析方法39-40
• 3.3.2 实验方法40
• 3.3.3 结果与讨论40-46
• 3.4 秸秆对Cr~(3+)的吸附46-52
• 3.4.1 分析方法46
• 3.4.2 实验方法46-47
• 3.4.3 结果与讨论47-52
• 3.5 本章小结52-54
• 第四章 改性秸秆在多元系统中的吸附实验54-60
• 4.1 引言54
• 4.2 Pb~(2+)、Cr~(3+)对Cu~(2+)的影响54-57
• 4.2.1 Pb~(2+)对Cu~(2+)影响54-55
• 4.2.2 Cr~(3+)对Cu~(2+)的影响55-57
• 4.3 Cr~(3+)对Pb~(2+)的影响57-58
• 4.3.1 实验方法57
• 4.3.2 结果与讨论57-58
• 4.4 Cu~(2+)+Cr~(3+)+Pb~(2+)三元系统中的吸附效能58-59
• 4.4.1 实验方法58
• 4.4.2 结果与讨论58-59
• 4.5 本章总结59-60
• 第五章 改性秸秆的实际应用及吸附再生探究60-66
• 5.1 引言60
• 5.2 改性秸秆在湖水中的吸附效能探究60-62
• 5.2.1 实验方法60-61
• 5.2.2 分析方法61
• 5.2.3 结果与讨论61-62
• 5.3 改性稻草秸秆吸附剂的再生探究62-64
• 5.3.1 实验方法62-63
• 5.3.2 分析方法63
• 5.3.3 结果与讨论63-64
• 5.4 本章总结64-66
• 第六章 结论与展望66-69
• 6.1 结论66-67
• 6.2 展望67-69
• 参考文献69-73
• 致谢73-74
• 作者简介及读研期间主要研究成果74

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本文编号：334034